经验与理性在量子诠释中的嬗变关于量子力学多世界解释的哲学审视的进一步阐释
量子力学诠释与波普尔哲学的“三个世界”

量子力学诠释与波普尔哲学的“三个世界”本文节选自《中国科学院院刊》2021年第3期专题:哲学与科学孙昌璞1 中国工程物理研究院研究生院2 北京计算科学研究中心1哥本哈根诠释对“哲学基本问题”的挑战在现代哲学的历史发展中,不少人把“有无独立于意识之外的客观世界”当作哲学的基本问题。
虽然不同学派和不同时代的学者对此并无共识,但哲学家和科学家都对这种形而上学的追问保留了持久不衰的兴趣。
1886 年,恩格斯在《费尔巴哈与德国古典哲学的终结》中首先指出,哲学基本问题是“思维和存在的关系”,“物质是第一性的”还是“认识是第一性的”。
马克思和恩格斯的辩证唯物主义哲学坚持“物质是第一性的,认识是第二性,认识是生命客体对客观物质世界的反映”。
这意味着,辩证唯物主义的基础是承认存在一个独立于认识之外的客观世界。
其实,以爱因斯坦为代表的大部分主流科学群体也认为,“相信有一个独立于感知主体的外在世界是所有自然科学的基础”。
在自然科学研究者看来,存在一个客观世界是一件自然而然的事,这与古典哲学的唯物论是相当契合的。
然而,量子力学建立后,以玻尔为代表的哥本哈根学派提出了一种如今被称为“哥本哈根诠释”的量子力学诠释,这对物质意识关系提出了新的哲学挑战。
他们认为,经典的认识主体通过经典测量仪器观察微观世界,不可避免地引起量子力学的“波包塌缩”。
由此导出,人类(观察者)的认识创造了微观世界,粒子属性并非客观存在。
因此,电子之所以成为粒子是主观测量的结果,认识和物质世界是不可分的。
有鉴于此,有人甚至宣称“月亮在被观测前实际上是不存在的”。
玻尔等提出的量子力学哥本哈根诠释的核心思想是二元论的:量子力学描述微观世界必须辅以外部的不服从量子力学的经典世界,引发波包塌缩。
然而,爱因斯坦、薛定谔等并不认同哥本哈根学派的观点,坚持对整个世界的一元论描述。
近 20—30 年,温伯格、格里菲斯和盖尔曼等也坚持“微观系统及其包括仪器和观察者的整个外部,都必须服从量子力学的幺正演化,无须引入不服从量子力学的经典仪器,最后让主观意识导致波包塌缩”。
量子力学 文学-概述说明以及解释

量子力学文学-概述说明以及解释1.引言1.1 概述量子力学文学是一门将量子物理学理论与文学创作相结合的新兴领域。
量子力学作为一门描述微观粒子行为的物理学理论,奠定了现代物理学的基石,并对整个科学界产生了深远的影响。
同时,文学作为艺术的一种形式,通过语言的运用来表达人类的思想、情感和经验。
既然量子力学和文学都是研究和表达人类世界的方式,将它们结合在一起探索,便开辟了一条新的创作途径。
量子力学文学的出现源于科学家们对量子力学的深入研究和对粒子行为的深刻思考。
量子力学的一些奇异现象,如量子纠缠和不确定性原理等,挑战了人们传统的经验观念和直觉,暗示着现实世界的复杂性和蕴含的可能性。
这些新奇的科学理论也启迪了文学创作者们,激发了他们对于人类存在和意义的思考,以及对现实与虚构之间界限的探讨。
量子力学文学的核心思想之一是意识和观察者的作用。
根据量子力学的观点,粒子的行为受到观察者的影响,甚至可能被观察者的意识所决定。
这一思想在文学创作中引发了许多深刻的问题和主题,如现实与幻想的界限、真实与虚构的关系等。
通过将量子力学的概念融入文学作品,创作者们能够探索人类思维和感知的奥秘,以及人类意识对于个体生活的重要性。
此外,量子力学文学还探讨了时间和空间的非线性性以及多世界假设。
根据量子力学的理论,时间和空间并非是绝对和连续的,而是相对和离散的。
这种思想贯穿于文学作品中,使得创作者能够以全新的视角来描绘时间流逝和空间构造。
同时,多世界假设也为文学创作者提供了无限的想象空间,他们可以在作品中创造不同的现实,探讨人类的选择与后果、命运与巧合等主题。
总而言之,量子力学文学是一门融合了量子力学理论和文学创作的跨学科领域。
通过引入量子力学的概念和思想,它开辟了新的创作思路和解读方式,丰富了文学的内涵和意义。
通过将科学与艺术相结合,量子力学文学为人们提供了一种独特而深入的思考和体验方式,使我们能够更加深入地探索人类的存在和意义。
文章结构在本文中,我们将探讨量子力学与文学之间的关系。
量子力学多世界解释的哲学审视

一 、 引 言
) 告 诉 我 们, 量 子 系 统 在 两 种 情 况 量子力学正统解释 ( o r t h o d o x i n t e r r e t a t i o n p 下遵循不同的方式演化 。 在非测量过程中 , 量 子 系 统 按 照 薛 定 谔 方 程 演 化 , 是 熵 不 变过程 , 其演化方式是决定 论 和 连 续 性 的 ; 在 测 量 过 程 中 , 量 子 系 统 发 生 突 变 , 是 熵增加过程 , 其演化方式是非决 定 论 和 突 变 性 的 。 第 二 种 演 化 方 式 用 数 学 化 的 语 言 ) ,用物理化的语言表述就是 “ 表述就是 “ 投影假设 ” ( 波包塌 r o e c t i o n o s t u l a t e p j p ) ,这使 “ 缩 ”( 测 量” 成 为 微 观 世 界 中 t h e c o l l a s e o f w a v e a c k e t o r w a v e f u n c t i o n - p p
② 可惜在当时 , 埃弗雷特的工作并没有引起关注 , 十几年的沉默使其成为 “ 。 观” 本 ③ 。 世纪 ( 指2 0 世纪 ) 保守的最好的秘密之一 ” ④ 并指导其学生格拉罕 ( 1 9 6 7年,德· 维 特 重 新 提 及 埃 弗 雷 特 的 思 想, N.
,理解为许多相互观 分 支” G r a h a m) 做了进一步的推广 。 德 · 维 特 把 埃 弗 雷 特 的 “ ) 。 这样 , 宇宙就由 “ 察不到却同样真实的 “ 平行世界 ”( 多世界 ” 构 a r a l l e l w o r l d s p ) 行 为,因 此 该 理 论 被 称 为 量 子 力 学 多 世 界 分裂 ” ( 成 , 测量则是世界的 “ s l i t t i n p g ) 。 有 评 论 说 , “( 解释或多宇宙解释 ( 德 · 维 特) t h e m a n u n i v e r s e s i n t e r r e t a t i o n - y p ” ⑤1 多世界理论无 疑 是 科 学 史 上 曾 建 立 过 的 最 大 胆 、 最 雄 心 勃 勃 的 理 论 之 一 。 9 7 3
量子力学的多世界理论解释

量子力学的多世界理论解释量子力学是一门研究微观粒子行为的物理学分支,它描述了微观领域中最基本的物质结构和相互作用规律。
尽管量子力学的理论基础已经建立了数十年,但它仍然充满了神秘和解释困难。
其中,多世界理论是一种解释量子力学中测量结果的有趣而备受争议的方法。
多世界理论,又称多重宇宙理论,是由物理学家休·爱弗特于20世纪50年代提出的一种量子力学解释。
这一理论主张,当我们进行一个量子实验并观测到一个结果时,宇宙会在此刻分裂成多个并行的宇宙,每个宇宙代表一个可能的测量结果。
在每个分裂的宇宙中,不同的结果都同时发生,只是我们的观测使得我们只能意识到其中一个宇宙的存在。
多世界理论的关键概念是量子态超导(superposition)和量子纠缠(entanglement)。
在量子力学中,微观粒子可以处于多个状态的叠加态,而不仅仅是确定的某一个状态。
例如,在一个双缝干涉实验中,粒子可以通过两个缝隙同时穿过,形成干涉图案。
在经典世界观念下,我们认为粒子只会通过其中一个缝隙,但在量子力学中,两种可能性同时存在。
多世界理论认为,在量子态超导的情况下,每个可能的状态都对应着宇宙的分裂和存在。
量子纠缠是多世界理论的另一个核心概念。
当两个或多个粒子之间存在一种特殊的相互作用时,它们将处于纠缠态,并不能被分开描述。
纠缠是一种非常奇特的现象,其中一个粒子的状态改变将立即影响到另一个粒子的状态,即使它们之间相隔很远。
多世界理论认为,当我们观察到粒子的状态改变时,宇宙将分裂成多个宇宙,每个宇宙对应于不同的结果。
多世界理论的一个重要观点是,所有可能性都同时存在,并且宇宙在每个分裂的宇宙中都会按照不同的结果演进。
因此,每个结果都并不是概率性的出现,而是绝对地发生在不同的宇宙中。
这种观点解决了量子力学中的一些矛盾和难题,如著名的薛定谔的猫思想实验。
在这个实验中,猫被置于一个既有毒气体释放机制又没有释放气体的铅板下,根据量子力学的推断,猫处于一个既死又活的叠加态。
量子力学诠释的新尝试

量子力学诠释的新尝试量子力学自创立至今,已近一个世纪的时间,百年来,人们把量子力学和相对论看做是二十世纪物理学的两大台柱,今后,恐怕还会有很长的一段时间不会改变这一看法。
量子力学对微观世界的描述确实取得了惊人的成就,利用量子力学所做的计算与实验惊人的符合,常使人们对量子力学的正确性深信不疑。
然而,量子力学的巨大成就,绝对掩盖不了量子力学解释体系的不足及与相对论深层次的尖锐矛盾。
全世界没有一个物理学家敢说他完全懂量子力学就是最好的证据。
所谓量子力学诠释问题,指的是量子学数学形式的物理实质究竟是什么。
关于量子力学数学形式的物理诠释,见诸于经传的至少有十数种,比较流行的也有七八种,而最为流行的主流学派是所谓哥本哈根学派的几率解释。
几率解释认为量子力学数学形式——波函数,是几率波。
微观客体的动量和位置本质上是不能同时确定的,测不准(或不确定)关系是这种不确定性的数学描述。
然而,哥本哈根的几率波与实验表现出的物理波存在着深刻的矛盾。
为此,以玻尔为首的哥本哈根学派,为了消除其解释体系中的矛盾,渗进了许多非常规的哲学思辩。
在哥本哈根几率解释中,数学、物理、哲学思辩混合在一起,将人们带进了一个神秘的量子谜雾。
百年来,哪怕是最伟大的物理学家比如爱因斯坦也被卷进量子谜雾难以解脱。
德布罗意、薛定谔、玻姆、布洛欣采夫等一批科学家曾试图用各自的解释取代哥本哈根解释,但终究没有取得主流学派的地位。
看来量子力学数学形式的物理实质,还值得后代人继续深入研究和探索。
本文作者提出的量子力学曲率解释,则是量子力学众多解释中,中国人独立提出来的一种新的量子力学诠释体系。
量子力学曲率解释认为,量子力学中的波函数描述的是人们通过实验建构的微观客体“形”的变化规律。
波函数本质上是曲率波而非几率波,曲率的大小表示粒子性,曲率的变化表示波动性。
量子力学曲率解释有着从哲学、物理学、实验现象、数学到诠释体系的逻辑一致性,由哥本哈根几率解释缘引出来的诸多悖论在量子力学曲率解释中将不复存在,而且曲率解释可以把几率解释的合理部分纳入其中。
量子力学的基本假定的解读

0前言量子力学是物理研究领域较为高深的理论内容,也是长久以来物理专家学者极力探索的科学研究项目。
从整体来看,量子力学的理论框架是由五个基本假定所构成,其内涵较为丰富。
1量子力学的五个基本假定概述有关量子力学基本假定的内容,获得了世界范围内物理学专家和学者的普遍关注和认可,这一知识理论体系在诸多研究领域的应用较为频繁,因其是一项物理学领域当中的基本假定。
但是,任何一个繁杂深奥的学问背后的原理都是可以通过通俗易懂的方式来进行解读地,从而让更多的普通人领悟到科学知识的妙趣所在。
以下内容便是有关量子力学五个基本假定的主体内容:1.1量子力学基本假定之一围观体系的运动状态由相应的归一化波函数描述,波函数是假定一中的关键点。
1.2量子力学基本假定之二围观体系的运动状态波函数随着实践的变化规律遵循薛定谔方程。
1.3量子力学基本假定之三力学量由相应的线性算符来表示(这部分内容与假定二联系起来理解)。
1.4量子力学基本假定之四力学量算符之间有相确定的对易关系,则称其为量子条件;坐标算符的三个直角坐标系分量与动量算符的三个直角坐标系分量之间的对易关系称为基本量子条件;力学量算符由其相应的量子条件来确定。
1.5量子力学基本假定之五全同的多粒子体系的波函数对于任意一对粒子交换而言具有对称性,即波色子系的波函数是对称的,费米子系的波函数是反对称的。
这是五个基本假定理论中最为复杂的假定内容。
2运用麻将骰子模型来解读量子力学的五个基本假定从以往研究量子力学的相关资料中可以查阅得到,可以采用麻将骰子模型来具体解读量子力学的五个基本假定,令量子力学这一高深难懂的理论学问变得易于理解。
实际上,无论是多高深莫测的科学理论,大多可以通过人们熟悉的事物来进行描述,进而让人们领略到科学理论其中的复杂内涵。
因此,在研究量子力学理论的过程中,提出一种麻将骰子模型,并且利用该模型的架构将量子力学的五个基本假定分别进行解读。
实践研究证明,采取的这种麻将骰子模型的形式来解读量子力学这门高深的物理学理论极为可行。
量子力学的多世界解释

量子力学的多世界解释中文摘要量子力学自从诞生以来关于其完备性的争论便一直存在,论文通过对量子力学的发现和其基本内容以及其发展过程、发展现状的描述引出量子力学的完备性争论。
继而通过以爱因斯坦为代表的EPR一派和以玻尔为代表的哥本哈根一派的争论,直至50年代初期出现的以玻姆为代表的关于“隐变量”的描述来了解各种关于量子力学完备性解释的理论。
在EPR一派和哥本哈根一派的解释之外,1957年休·艾弗雷特(Hugh Everett)提出了量子力学的多世界解释,多世界解释的出现为量子力学解释的完备性做出了巨大的贡献,论文通过多世界解释的出现、低潮、再次发展以及发展壮大的近半世纪的历史过程来详细阐述多世界解释的核心理论、多世界解释的意义、科学界对多世界解释的看法以及多世界解释所存在的缺陷,通过多世界解释来进一步加深对量子力学解释完备性的理解与认识。
关键词:量子力学的完备性,哥本哈根解释,EPR佯谬,多世界解释第一章引言1.1课题的背景和意义量子力学从产生到现在大约经历了百年的时间,在这百年之中,它的发展促使了人类社会和人类科学的进步。
目前量子力学相继应用于基本粒子、原子核、原子和分子、固体和液体等各种物理系统,都取得了巨大的成功。
最引人注目的就是量子计算机的产生和发展,它将彻底改变人们的有关计算的理解。
关于量子信息的前沿研究工作表明,量子力学的基本概念有可能改变人们对信息存储、提取和传输过程的理解。
量子力学不仅是近代物理学的基础理论之一,而且在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用。
可以毫不夸张的说,20世纪的科学是量子力学的科学。
相对于在社会发展中所取得的巨大成就,量子力学在其自身理论的完善上总是无法取得多数科学家的一致认同。
在量子力学发展过程中,以玻尔等为代表的哥本哈根解释有着举足轻重的作用,近年来的系列实验也进一步证明哥本哈根解释确实有一定的正确性,但是许多令人疑惑的问题依然存在。
而量子力学的完备性也一直备受一部分科学家所诟病,于是在哥本哈根解释之外,一系列其他的理论出现在人们面前。
量子力学的解释多世界理论与哥本哈根解释

量子力学的解释多世界理论与哥本哈根解释量子力学的解释:多世界理论与哥本哈根解释近代物理学中的量子力学是一门描述微观世界行为的学科,它揭示了粒子的奇妙行为方式和实验结果。
然而,对于这些实验结果的解释,物理学界存在着两种主要的观点:多世界理论和哥本哈根解释。
本文将探讨这两种解释,并比较它们在解释量子力学中的特点和局限性。
1. 多世界理论多世界理论是20世纪50年代由物理学家休伍尔德·埃弗特(Hugh Everett)提出的一种解释方法。
根据多世界理论,当一个系统处于量子叠加态时,它会分裂成多个平行宇宙,每个宇宙都对应于一个可能的测量结果。
这意味着每个可能的结果都在不同的宇宙中存在,并且所有可能性都同时发生。
多世界理论的优点在于它提供了一个统一的解释框架,能够更好地解释一些奇异的量子实验结果。
例如,著名的薛定谔的猫实验中,猫既处于生存状态又处于死亡状态。
按照多世界理论,宇宙会分裂成两个平行宇宙,一个宇宙中猫活着,另一个宇宙中猫死了,从而解释了猫的叠加态。
然而,多世界理论也存在一些争议。
首先,它需要引入大量的平行宇宙概念,这在哲学上引发了一系列的问题。
其次,多世界理论对于如何在多个宇宙之间选择关联的问题没有给出明确的解释。
最后,多世界理论仍然缺乏实验证据来证明其有效性。
2. 哥本哈根解释哥本哈根解释是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔和他的学生们于1920年代提出的解释方法。
根据哥本哈根解释,当一个系统处于量子叠加态时,它既不是处于任何一种可能结果中,也不是同时处于所有可能结果中。
相反,系统在测量之前处于一种既是粒子叠加态又是波函数的状态,只有在测量时才会坍缩为某个具体的结果。
哥本哈根解释的优点在于它简洁且易于理解,没有引入多余的平行宇宙概念。
此外,哥本哈根解释被广泛应用于量子力学的各个领域,被认为是目前最有效的解释方法之一。
许多实验结果也与哥本哈根解释的预测相吻合,支持了它的有效性。
然而,哥本哈根解释也存在一些问题。
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第29卷,第1期科学技术哲学研究Vol.29No.1 2012年2月Studies in Philosophy of Science and Technology Feb.,2012经验与理性:在量子诠释中的嬗变———关于《量子力学多世界解释的哲学审视》的进一步阐释贺天平,卫江(山西大学科学技术哲学研究中心,太原030006)摘要:量子力学是20世纪非常重要且成功的物理学理论,导致了经验的支配地位的衰弱,量子力学诠释的演化凸显了理性的作用和价值。
通过对量子测量诠释中经验和理性嬗变的分析,为二者最终完美融合找到了一个对话平台,多世界解释将成为量子力学哲学研究的热点。
关键词:多世界解释;经验;理性中图分类号:N02文献标识码:A文章编号:1674-7062(2012)01-0021-06量子力学是20世纪非常重要且成功的物理学理论,引发了物理学的伟大革命,颠覆了300多年来经典物理学的统治地位,动摇了传统物理学家的世界观。
然而,伴随量子力学始末的测量难题一直是物理学家和科学哲学家挥之不去的“梦魇”和“灾难”。
为了排除测量难题所带来的困惑,物理学家一直在努力寻求着合理的方案。
根据埃里则的研究表明,截止2005年有影响的量子力学诠释至少有13种之多[1],但却没有一种诠释有足够的影响力和说服力能够成为量子力学测量难题的终极答案,因而对量子力学各种诠释进行梳理,挖掘出其本体论、认识论和方法论层面经验和理性的发展脉络,便显得十分重要。
经验与理性始终是科学发展中的一对孪生概念,二者在科学哲学中也经历了长期的角逐。
作为《中国社会科学》2012年第1期的拙文《量子力学多世界解释的哲学审视》的进一步阐释,本文认为测量难题的发展实质上也是经验与理性反复检验的过程。
一经验在量子力学中地位的衰弱经验在科学哲学中发挥着至关重要的作用。
尤其是在正统科学哲学学派逻辑经验主义那里,经验是检验真理的唯一标准,是判断认知有无意义的唯一手段;批判理性主义同样重视经验的作用,只有可以被经验证伪的理论才是科学的理论。
经验在科学哲学中曾占有绝对支配的地位。
测量是经验映射到自然科学中的具体表现之一。
在物理学史上,测量是一个经典的且意义深远的概念,同时又是科学家检验真理最常用的科学行为方式。
可以说,测量对物理学以及自然科学的发展有着不可磨灭的贡献。
经典物理学家通过测量准确地得出物理过程的实验数据和经验依据,并和物理学理论的预言完美吻合,在对客观世界的探索和对真理的追求中大步地向前迈进,在经典物理学的范畴内,测量一直扮演着一种直观、清晰、准确无误的桥梁和纽带的角色,连接着作为主体的观察者和相对于主体的研究对象【收稿日期】2011-10-21【基金项目】国家社会科学基金项目(10BZX023);教育部新世纪优秀人才支持计划项目(KCET-08-0884);教育部人文社会科学重点研究基地重大项目(07JJD720050);山西省高校人文社科基地项目(2011303);山西省回国留学基金项目(1105909)【作者简介】贺天平(1976-),男,山西蒲县人,山西大学科学技术哲学研究中心教授,研究方向为物理学哲学;卫江(1986-),男,山西运城人,山西大学科学技术哲学研究中心硕士研究生,研究方向为物理学哲学。
12即客体,使客观世界清晰地呈现于人类的眼前,形成了一种物理学大厦已被完美建构起来的假象,并造就了主客二分、因果决定等哲学观念。
在经典物理学语境下,无论是语义学中无歧义的测量概念,还是语用意义下的测量行为,都是自然科学以及哲学中追求真理不可或缺且不可动摇的理论和实践工具。
然而,量子力学的出现打破了经验和测量在科学哲学和物理学中占有绝对支配地位的格局。
量子力学诞生之初,依然继承了经验在科学中的神圣地位。
但是,很快科学家意识到测量难题并非是测量工具和手段的落后所造成的偶然问题,而是物理学研究的领域由以前的宏观尺度深入到量子层面的微观尺度所造成的必然结果,对认识论和方法论中经验的支配性地位提出了严重挑战。
首先,微观系统自身的不可经验性造成了量子力学本体论上经验的缺失。
量子力学的研究对象是微观客体,其自身的微观属性决定了量子力学的学科特性,即不可直接经验的特性。
经典物理学是以大量的可经验的实验或者物理事实作为理论基础的,失去了可经验的事实和实验,经典物理学就失去了赖以生存的根基,将土崩瓦解,这源自经典物理学的研究对象是宏观的、可经验的客观实体,从而造就了经典物理学家所持有的不证自明的经验至上原则。
然而量子力学的研究对象则是微观的、不可经验的客体,这对量子论初期持有经验至上原则的物理学家来说是不可理解的,以至于多位量子论的创立者(普朗克、爱因斯坦等)都曾经质疑过缺少经验支持的量子理论的科学性。
然而,在极度缺少经验支持的情况下,量子力学却势如破竹,迅速地成长为一个完整的、成熟的且极具影响力的学科。
面对完全无法经验到的微观世界,物理学家运用大量数学工具,建立起一套成熟的量子理论,包括多种不同的却很优美的形式体系,是量子力学成功的标志。
微观世界的规律可以由量子理论很好地说明,却不能被直接经验,这直接导致了经验在量子力学中地位的衰弱,不再像在经典物理学中那样占有绝对支配的地位。
无论如何,量子力学的成功已经明显地撼动了经验在科学中的地位,微观客体的不可经验性直接导致了经验在量子力学本体论上地位的衰弱。
其次,测量难题的出现在认识论层面宣告了经验地位的衰弱。
测量难题伴随着量子力学的诞生而出现,一直以来都是物理学家为之头疼的关键问题。
而测量难题的出现正是由于量子力学的研究对象无法被直接经验所造成的。
经典物理学家认识客观世界以及检验理论都是通过实验的手段,运用理论预测和实验结果的符合程度来判断理论的正确与否,这种真理符合论在经典物理学中没有什么问题,然而在量子力学中却完全失去了其应有的作用和价值,成为测量难题出现的罪魁祸首。
同时,量子力学数学形式体系先于理论诠释的认识过程对经验的作用和价值提出了严重的考验。
量子力学的诞生路径不同于经典物理学的发展路径,是数学形式体系先于理论诠释的,这种反常行为影射了经验在科学中支配地位衰落的命运,同时为测量难题的出现埋下了伏笔。
1925年海森堡、玻恩、约当在粒子性的基础上提出了矩阵力学,1926年德·布洛意和薛定谔在波动性的基础上提出了波动力学,两条不同路径的发展不约而同地运用了大量的数学语言和公式体系,1930年狄拉克用一个简洁且优美的数学形式体系融合了波动力学和矩阵力学,量子力学的诞生完全是始于数学形式体系的建立。
除了这些精通数学的物理学家对量子力学的建构之外,还有多位具有深邃物理眼光的数学家对量子力学形式体系的完善,1932年冯·诺依曼通过《量子力学的数学基础》[2]一书,用希尔伯特空间对量子力学的形式体系进行了进一步的完善。
经典物理学在宏观层面的发展已经达到相对完备的地步,经验的观察和物理数据的测量给物理学家提供大量研究与思考的经验材料,即使是需要复杂的测量仪器与操作过程,也是在宏观的可操作、可控制的领域进行,不会影响到被测量系统的动力演化过程,因此,经验观察和测量被赋予了崇高的物理地位和哲学意义;然而,经典物理学的测量仪器和方法对微观系统却无能为力,微观系统的不可直接观察和测量的特性给物理学家带来了极大的难题,测量为物理学家所带来的仅仅是用来检验数学形式体系演绎出来的结果,这种功能上和地位上的转变必然会导致经验观察和微观系统的种种不协调,于是经验观察的可靠性受到了科学家和哲学家的质疑,并引发了大量的物理学和哲学的争论。
最后,基于本体论和认识论的量子力学方法论的演变,彻底宣告了经验支配地位的衰落。
微观系统的特殊属性促使科学家和哲学家改变进行微观领域研究的方法论,从还原论发展到整体论。
经典的还原论伴随着经典物理学走过了漫长的统治过程,整体论伴随着量子力学的出现而变得更加突出,逐渐成为量子力学方法论的主流。
22还原论和整体论之争并不代表经验和理性之争,二者之间并不具有直接的对应关系,但是,却有着不可分割的关联,关系着经验支配地位的走向。
还原论主张把研究对象进行分解,在可经验的层面把特定的部分拿出来进行分析、理解,最后再将所经验各个部分整合,成为一个完整的实体或者理论,可见,经验在还原论那里是占有着绝对的支配地位。
整体论则不然,将微观系统作为一个不可分割的整体来研究,同时考虑所有具有影响的层面,在此过程中,经验、理性、逻辑、非理性等各种不同的认识论和方法论具有同等的重要地位,经验从此失去其特有的支配地位。
这种方法论的演变体现了整体性的优势,彻底宣告经验单一的、绝对的支配地位的丧失。
量子力学自身研究对象的微观特性构成了经验衰弱的基础,认识过程的特殊性否定了经验的绝对性地位,方法论的演变宣告了经验支配地位的彻底丧失。
从而,经验的绝对支配地位在量子力学中荡然无存,这为理性在量子力学中的恢复打下了基础,同时为经验和理性更好地在量子力学中融合、发挥强大的整体作用迈出了第一步。
二理性在量子力学诠释中的凸显在经验不能很好地解决问题的量子领域,理性便自然而然地成为科学家诉求的最佳对象。
理性是波普尔在批判理性主义中大力宣扬的方法,是科学哲学中重要的概念,也是科学家从事科学活动必备的能力。
理性的概念具有非常遥远的历史,从哲学诞生之时起,便有了代表理性的逻辑一词,因此有人将理性划分为逻辑意义上的理性、认识论意义上的理性以及实践层面的理性,[3]其中逻辑层面的理性也就意味着本体论层面的理性,实践层面的理性意味着方法论层面的理性。
量子力学的各种诠释理论的发展过程是物理学家和哲学家在不断追求对测量难题的求解过程,同时也是理性的作用和地位在量子力学中逐渐凸显的过程。
面对测量难题对经验的诘难,物理学家在不断寻求对量子力学的合理解释,将对测量难题的理性求解放到了极其重要的地位,并取得了很大的成功。
测量难题的出现和发展有其逻辑的必然性,科学研究的领域向微观层面深入,在经典的宏观理论术语和实验方法陷入困境的时候,科学家和哲学家面对问题并没有退缩,而是主动寻求各种各样的解决方案。
从爱因斯坦-玻尔的争论,到玻尔的量子理论被普遍接受,再到以玻尔为首的哥本哈根解释的没落,出现了多种各具特色、相互争鸣的量子力学诠释理论,体现了量子力学学科的发展与成熟,同时在更广泛的意义上体现了科学研究的视域以及实验方法的发展与成熟。
量子力学解释至今已经发展成为一个庞大的群体,各种解释理论都具有各自的特色和优势,也有各自不同的视域和方法,但是各个不同的解释理论都有一个共同的主旨:对量子力学形式体系进行理论诠释———即对测量难题进行合理的解决,以弥补人们对微观系统所缺失的经验信息和完善人们对微观系统在可接受层面的理解。
对科学问题进行理性求解,表现在多个方面,“随着当代自然科学越来越远离经验的发展,科学理论的构造、解释和评价问题便在科学哲学研究中愈来愈具有了突出的地位。